Устройство измерения вытяжки трансформаторной полосы в проходной печи
Oll ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз . Советских
Социалистических
Республик
{53)M. Кл.
С 21 О l l /00 (22) Заявлено 04. 03, 81 (21) 3300562/22-02
I с присоединением заявки М
9вударстюли1 квинтет
CCCP пв делам наабретениа н открытий (23) П.рноритет (53) УДК 621.78. ,5(088.8) Опубликовано .30.12.82. Бюллетень Фв 48
Дата опубликования описания 30. 12. 82
Б.Б.Тимофеев, Ю.Д.Бондарь, В,М.Никитенко Г.A.Öåéòëèí, A.Т.Гриднев и К.П.Манаенков
-"",, (ДЦе р т
* т и Ййтщтйй„
Киевский институт ветоивтики ии. XX сьекйе кйесейк имаетил (72) Авторы изобРетени" (71) Заявител
ОЙСТВО ИЗМЕРЕНИ"
ТРАНСФОРМАТОРНОО ПОЛОСЫ В ПРОХОДНОЙ
ПЕЧИ
Изобретение относится к метал. лургии и может быть использовано самостоятельно или в системах автоматического регулирования вытяжки трансформаторной полосы на башенных и горизонтальных проходных печах.
Известно устройство измерения вытяжки трансформаторной полосы в проходных печах, содержащее входной и выходной датчики, блок вычисления вытяжки полосы, блок цифрового трехкратного усреднения и экстраполяции, блоки корректировки, управления и информации, информационное таб-. ло 1 3..
К недостаткам этого устройства следует отнести сложность блоков, выполненных на большом количестве счетчиков и невысокую точность оценки вытяжки за счет задержки, возникающей в блоке цифрового трехкратно.
ro усреднения.
Наиболее близким к предлагаемом> по технической сущности является устройство, содержащее входной и выходной датчики длины полосы, блок отсчета базы, формирователь импульсов, схему задержки, схему разделения импульсов, блок измерения удлинения, а также блок индикации, кото. рый включает клапаны, запоминающий регистр, матричный дешифратор, схему управления блоком цифровой индикации, блок цифровой индикации, выход входного датчика длины полосы по одной цепи соединен с первым входом схемы разделения импульсов, а по другой -.с входом блока отсчета базы, выход которого через формирователь импульсов по одной цепи соединен с вторыми входами клапанов, а по
20 другой - через схему задержки соединен с вторым входом блока измерения удлинения, выход выходного датчика соединен с вторым входом схемы разделения импульсов, выход которой
985
3 соединен с первым входом блока измерения, выход которого соединен с; первыми входами клапанов, выходы клапанов соединены с входами запомина" ющего регистра, выход которого через последовательно соединенные матричный дешифратор и схему управления блоком цифровой индикации соединен с входом блока цифровой индикации Г2), Недостатки известного устройства большое количество оборудования во входных цепях (блок отсчета базы, формирователь. импульсов, схема задержки), а также наличие нескольких счетчиков в схеме разделения импульсов, Блок измерения удлинения усредняет на скользящем интервале величины, приходящие со схемы разделения импульсоВ. При этом используется большое количество запоминающих регистров для хранения величин, определяемое величиной скользящего интервала. Усредненная величина вытяжки . при этом имеет ошибку смещения тем большую, чем больше скорость изменения усредняемого случайного процесса вытяжки.
Цель изобретения - повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее входной и выходной датчики и в функциональном отношении блок управления, блок индикации, блок памяти, арифметический блок, первый выход которого соединен с входом блока индикации, а второй его выход соединен с входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока управляющие входы блока индикации, блока памяти, арифметического блока соединены с выходом блока управления, введены входной датчик длины полосы, выполненный с синхронизирующим выходом, входной реверсивный счетчйк, регистр серии, реверсивный счетчик серии и счетчик шага приращения, причем выход выходного датчика соединен со складывающим входом входного реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с информационным выходом входного датчика, синхронизирующий выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход реверсивного счетчика соединен с вторым входом блока управления, а второй его выход соединен со вторым входом арифметического блока, третий выход которого
091 4 по одной цепи соединен с первым входом счетчика шага приращения, а по другой соединен с входом региСтра серии, выход которого по одной цепи соединен с вторым входом счетчика щага приращения а по друго" цепи соединен с входом реверсивного счетчика серий, третий вход арифметического блока по одной цепи соединен с
10 выходом реверсивного счетчика серий, а по другой - с выходом счетчика шага приращения, управляющие входы входного реверсивного счетчика, счетчика шага приращения, регистра се15 рий, реверсивного счетчика серий соединены с выходом блока управления.
На фиг. l представлена блок-cxega устройства, на фиг, 2 .- схема блока управления и блок-схема ариф2о метического блока.
Устройство .содержит арифметический блок 1 блок 2 индикации, блок
3 памяти., блок 4 управления, выходной датчик 5, входной реверсивный
25 счетчик 6„ входной датчик 7, регистр .
8 серий, реверсивный счетчик 9 серий, счетчик 10 шага приращения, тянущие валки 11, первый выход арифметического блока 1 соединен с входом зр блока 2 индикации, а второй его выход - с входом блока 3 памяти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока 1, управляющие входы арифметического блока
1, блока 2 индикации, блока 3 памяти соединены с выходом блока 4 управления, выход выходного датчика 5 соединен со складывающим входом входного реверсивного счетчика 6, вычитающий вход которого соединен с информационным выходом входного j датчика, управляющий выход которого соединен с первым входом блока управления 4, первый выход входного реверсивного счетчика 6 соединен с вторым входом блока 4 управления, а второй его выход соединен с вторым входом арифметического блока 1, третий выход которого по одной цепи соединен с первым входом счетчика 9 шага приращения, а по другой — с входом регистра 8 серии, выход которого по одной цепи соединен с вторым входом счетчика 9 шага приращения, 55 а по другой цепи соединен с входом реверсивного счетчика 10 серии, третий вход арифметического блока 1 по одной цепи соединен с выходом. реверсивного счетчика 10 серий, а по друб(М)= Е, s„- . ()
i=1
20 ц <М)=.Д(11)4 Э(1)) 30
Н(И) времени, 55
9850 гой цепи соединен с выходом счетчика9 шага приращения, управляющие входы входного реверсивного счетчика 6, счетчика 2 шага приращения, регистра
8 серий, реверсивного счетчика 10 се. рий соединены с выходом блока 4 управления..
Арифметический блок 1 служит для вычисления измеренного значения вытяжки 8(N) - в й-й момент времени и 10 определения текущей оценки среднего значения вытяжки.
Измеренное значение вытяжки представляет собой значение вытяжки.за один оборот входного датчика и вычисляется по промежуточным суммам
5, поступающим из входного реверсйвного счетчика .
Значения вытяжки В (К) являются,слу-. чайными величинами, последователь ность которых представляет нестаци„онарный случайный процесс, который ,: можно представить в виде где А (N) Фсопэ t -. истинное значение вытяжки
3 (й) - значение шума в момент времени й, После получения значения B(N)
35 производится вычисление текущей оценки вытяжки В((1). Расчет производится последОвательно в несколько эта пов в соответствии с выражениями
Ф
В"(М)=8 (И- )+у (И) -(В(И)-.В(И-МД (а) 40
H(N}= H(N-1(+р (N((5(N-1)-В(Й-2 -Н(й.-a)J (3) 4(м) = в "(и )+ н(й), (å) где В" (Й) - промежуточная оценка с вреднего значения;
V(1(1),Ь(1ц)- коэффициенты шага;
- оценка приращения среднего значения вытяжки;
- оценка среднего значения вытяжки в М-й момент
Блок 2 индикации служит для высвечивания на табло текущих значений среднего значения вытяжки, 91 6
Блок 3 па(яти предназначен для хранения промежуточных величин.
Блок 4 управления представляет собой микропрограммный автомат, сос- тоящий из генератора, дешифратора и счетчика, перевод которого в опреде-. ленное положение для выполнения арифметических операций осуществляется управляющими сигналами от. датчика
7 и входного реверсивного счетчика 6.
Блок управления осуществляет передачу информации из блока в блок, а также выполняет синхронизацию работы отдельных блоков.
Датчики 5 и 7 представляют собой фотоэлектрические импульсные преобразователи, которые предназначены для измерения угла поворота тянущих валков 11 и выдачи по информационным выходам последовательности импульсов в устройство .измерения, Входной датчик 7 имеет еще один синхронизирующий выход, по которому выдается один синхронизирующий импульс за полный оборот оси датчика.
Входной реверсивный счетчик (ВРС)
6 предназначен для получения промежуточной суммы импульсов S; поступакщих от входных датчиков, выработки сигнала заполнения счетчика и передачи накопленной информации в ариф. метический блок 1. ВРС б состоит из двух входных триггеров, фиксирующих окончание импульсов датчика, четырехразрядного реверсивного счетчика и схемы совпадения, с выхода которого снимается единичный сигнал на блок 4 управления после заполнения реверсивного счетчика. Наличие ВРС
6 позволяет не загружать арифметический блок 1 подсчетом сигналов числ6импульсного кода датчиков, Счетчик 9 шага приращения пред- 1 назначен.для получения функции
d, p (N) обратной коэффициенту шага
15(й) (p(N)=i ((рКр(й)) и имеет в своем составе входные и выходные вентили, а также пятиразрядный двоичный счетчик, который имеет начальное состояние, равное 3, Для получения значения функции eLp(N) в арифметическом блоке 1 из выражения (3 )опреде» ляется разность (B(N-1)-8(N-2))H(N-1), которая представляет собой невязку приращения тренда, знак разности поступает в счетчик 9 шага приращения. Если знак укаэанной ! невяэки изменился по сравнению с предыдущим шагом, а в регистре 8 се.
985091 рии находится серия длиной меньше пяти, то счетчик в блоке 9 увеличи вает свое значение на единицу по сравнению с предыдущим значением (Ы((И)=Мфй"1)+1. Если знак невязки не изменяется по сравнению с преды" дущим, а в регистре серии 9 находит" ся серия длиной меньше пяти, то счет" чик 9 не изменяет своего состояния . Ф(М) -Ыр(й-1) .
В случае, когда в регистре 8 серии находится длина серии равная пяти, то счетчик 9 шага приращения устанавливается в положение "3" (p(N)=3), Полученное значение p(N) поступает в арифметический блок 1, где определяется значение коэффициента шага ф(й)=1/сф(й)
Регистр 8 серии состоит из входного вентиля, счетчика с триггером знака и служит для выделения и хране ния длины серии, которая представляет собой количество наблюдаемых подряд одинаковых знаков ошибок прогноза B(N) Â(N-1), Если эта ошиб.ка на каждом шаге вычисления меняет свой знак, что фиксируется триггером знака, то счетчик устанавливается в.единичное состояние, Если триггер знака фиксирует все время наличие одной серии, то счетчик считает до
5, а затем блокируется по входу до тех пор, пока триггер знака не зафиксирует начало серии другого знака.
В начальном состоянии счетчик на выход выдает единицу.
Реверсивный счетчик 10 состоит из входного дешифратора реверсивного счетчика и выходных вентилей, предназначен для вычисления функции (N), обратной коэффициенту шага
g(N)=1 oLy(N) запоминания ее значения, которое выдается в арифметический блок 1. Работа счетчика 10 определяется регистром 8 серии. При появлении в регистре 8 серии длины серии, равной единице, счетчик 10 увеличивает свое состояние на единицу..Ecw длина серии равна двум, то счетчик 10 остается в прежнем coc— тоянии ° При длине серии равной трем состояние счетчика 10 уменьшается на единицу. Когда длина серии становится равной четырем, состояние его уменьшается в два раза (сдвиг в сторону младших разрядов). Если длина серии равна пяти, то младший разряд счетчика 10 устанавливается в единицу, а остальные в нуль °
При этом в,. арифметический блок по- ступает максимальное значение функции о (Й) равное "1". Из практичес-, ких соображений емкость счетчика 10 берется равной 32.
Блок 4 управления предназначен для управления и синхронизации рабаты отдельных блоков устройства.
Он представляет собой микропроцес-.
1О сорный автомат и состоит из генератора 13 тактовой частоты, счетчика
14 со счетным входом и дешифратора
l5. Работа блока 4 протекает следующим образом.
Нормально счетчик 14 находится в нулевом состоянии. Если приходит сигнал с блока 6, то счетчик 14 устанавливается в начальное положение для осуществления операции суммирования 1 по определению измеренного значения вытяжки B(N), После окончания этой операции счетчик 14 устанавливается в нулевое состбяние.
Если приходит сигнал от блока 7, то счетчик 14 устанавливается в начальное положение для осуществления операций (2) — (4) в блоке 1, а также для осуществления логических операций по определению коэффициента ша36 га j(N) и р(М). После окончания вы- числения текущей оценки B(N) счетчик
14 устанавливается в нулевое состояние.
Работа счетчика 14 протекает под действием сигналов тактовой частоты, N поступающих с генератора 13.
Арифметический блок 1 служит для вычисления текущей оценки среднего значения согласно (1)-(4) . Он состоит из. регистров 16, 17, комбина40 ционного сумматора 18 регистра 19 результата, выходных клапанов 20.
Регистр 16 служит для приема инфор мации из блока 3 памяти, входного реверсивного счетчика 6, счетчика 9 шага приращений, реверсивного счетчика. 10 серий, а также для ее сдвига. С выхода регистра 1б информация поступает на комбинационный сумматор 18. Регистр 17 предназначен щ для приема информации из блока 3 памяти, преобразования ее при необходимости в дополнительный код. С выхода регистра 17 информация поступает в комбинационный сФмматао 18.
Комбинационный сумматор 1U служит для поразрядного суммирования поступающей на него информации.
Регистр l9 результата предназначен для хранения и сдвига информации
985ц91
С .его выхода информация через выход ные клапаны 20 поступает на блоки
2, 3 регистра 16. Знак невязки, образующийся при выполнении вычисле- . ний по формуле (2), поступает к блонам 8, 10 (выход 3).
Обработка информации согласно выражениям (1)-(4) в блоке 1 происходит при поступлении в определенной, последовательности управляющих сиг налов из блока 4 управления.
Работа. устройства измерения вытяжки трансформаторной полосы в проходных печах протекает следующим образом.
При протягивании полосы через башенную печь 12 вращение от тянущих роликов 11 передается на входной и выходной 5 датчик 4, Синхронизирующий импульс с входного датчика 7 через блок 4 управления устанавливает в нулевое состояние счетчик 6.
Последовательно следующие синхронизирующие импульсы образуют временной интервал,: в течение которого на вычитающий и суммирующий входы BPC 6 поступают импульсы с. информационных выходов датчиков 5 и 7 соответственно. Так как за счет вытяжки полоса на выходе печи 12 длиннее чем на входе, то количество импульсов, приходящее с датчика 5, больше, чем с датчика 7. В связи с этим во входном реверсивном счетчике накапливается промежуточная сумма S„ c положительным знаком. После заполнения счетчика 6 с его первого выхода поступает единичный сигнал в блок 4 управления. После этого блок 4 управления засылает значение S. в арифме1 тический блок 1, где оно суммирует.ся с накопленной частью суммы, хранящей ся в бло ке .3 памяти. На копле— ние суммы значений 5„производится за один цикл синхронизирующего .импульса датчика 7 в соответствии с выражением (1) . С приходом нового синхронизирующего импульса измеренное з начени е вытяжки В. (М ) поступает для вычисления текущей оценки среднего значения, а ячейка блока 3 памяти, в которой хранилось значение накопленной части суммы S обнуляется. Обнуляется также и BPC. Затем цикл работы входного реверсивного счетчика 6 для получения одного измерения вытяжки повторяется °
Вычисление текущей оценки среднего значения вытяжки производится в соответствии с выражениями (2)-(4)
Для определения значения промежуточной оценки среднего значения В (Й) необходимо вычислить значение коэфю фициента шага у(Й). Для этого полученный знак ошибки прогноза B(N)B(N-1) засылается в триггер знака регистра серии 9. На -первом измерении (N=1) счетчик последнего уста
< навливается в единичное состояние.
Реверсивный счетчик 10 серии также устанавливается в единичное состояwe. Рервесивный счетчик 10 серии также устанавливается в единичное состояние, при этом с его выхода по" дается значение о у(N)=1.3а один цикл входного датчика 1 определяется одно значение с1.f(N).В арифметическом бло ке по значению atр(Й) определяется
20 значение g(N)=1/Ыфй). На всех по" следующих циклах знак ошибки В(Й)B(N-1) поступает в регистр 8 серии, где определяется длина текущей серии. В зависимости от ее длины в арифметический блок 1 поступает определенное значение функции о((И).
Если регистр серии фиксирует чередование серий длины "единица", то с выхода блока 10 будет поступать увеличивающаяся на единицу последовательность значений d (N), а коэффициент шага y(N) будет убывать .по гармоническому закону. При .появлении серии длины "два" значение о у(М) не изменяется с1фй)=д.у(М-1). Серия дли" ной "три" уменьшает на единицу значение функции of/(N)=aLQN-1)-1, а коэффициент шага у(Н) станет равным предыдущему члену гармонической последовательности. Если наблюдается серия длиной четыре, то значение сбфН) уменьшается в два раза. Серия длины "пять" вызывает значение а фй) равное 1, что определяет максимальg$ ное значение у (N)=l. После вычисления коэффициента шага производитcR вычисление ромежуточной оценки
В "(И) . Затем в арифметическом блоке
1 происходит вычисление оценки прира.
SO щения среднего значения вытяжки
H(N) по выражению (3 ). Сначала определяется значение коэффициента шага
P(N).его значение определяется по величине функции Цр(й), полученное в счетчике 9 шага приращения. Если значение функции gp(N) на каждом шаге вычислений увеличивается на единицу, то значение шага р(Й) изменяется по гармоническому закону. Если
11 98509 функция д(,р(Й) остается постоянной, То и значение р(М) также не изменяется. Значение с(р(й)=3 определяет максимальное значение коэффициента шага (3(N) 1/3. После выбора коэффициента;шага р(Й) происходит определение оценки приращения среднего значения вытяжки H(N) по выражению (3 ).
В заключение производится вычисление по формуле (4 ), которая дает 1© величину текущей оценки среднего значения вытяжки в й-" момент времени. Описанный цикл работы, устройства повторяется с приходом нового синхронизирующего импульса со 15 входного датчика 1.
Использование новых элементоввходного датчика длины полосы с синхронизирующим и информационными выходами, входного реверсивного счетчи- рО ка, регистра серий, реверсивного счетчика серий и счетчика шага приращения выгодно отличает предлагаемое устройство измерения вытяжки по" . лосы в проходных печах от известно- 2$
ro. В результате будет уменьшена ошибка оценки вытяжки полосы, что позволяет получать полосы с высокими и стабильными свойствами °
30 формула изобретения
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Сидорин Г.Н. и др. Цифровое специализированное устройство для контроля и управления вытяжкой полосы. Бюллетень института "Черметинформация", 1965, 9 12 (752 ) с. 5558.
2. Сидорин Г.Н. и др. Устройство автоматического измерения удлинения трансформаторной полосы. Сб. "Иехаl низация и автоматизация управления", Киев УкрНИИНТИ, 1968, Р 6, с. 36-37.
Устройство измерения вытяжки транс форматорной полосы в проходной пе чи, содержащее входной и выходной датчики длины полосы, блок управления, блок индикации, блок памяти, арифметический блок, первый выход которого соединен с входом блока индикации, а второй его выход соединен с входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока, управляющие входы блока индикации, блока памяти, арифметического блока соединены с выходом блока управления, о т л и ч аю щ в е с я тем„ что, с целью повышения точности измерения, оно депол1 12 нительно содержит входной датчик длины полосы, выполненный с синхронизирующим выходом, входной реверсивный счетчик, регистр серии, реверсивный счетчик серий,и счетчик шага приращения, причем выход выходного датчика соединен со складывающим входом входного реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с информационным выходом входного датчика, синхронизирующий выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход входного реверсивного счетчика соединен с вторым входом блока управления, а второй его выход соединен с вторым входом арифметического блока, третий выход которого по одной цепи соединен с первым входом счетчика шага п1 иращения, а по другой - с входом регистра серий, выход которого по одной цепи соединен с вторым входом счетчика шага приращения, а по другой.цепи соединен с входом реверсивного счетчика серий, третий вход арифметического блока по одной цепи соединен с выходом реверсивного счетчика серий, а по другой цепи,соединен с выходом счетчика шага приращения, управляющие входы входного реверсивного счетчика, счетчика шага приращений, регистра серий, реверсивного счетчика серий соединены с выходом блока управления.
